En la Parte 1 de esta serie de blogs, llevaremos a cabo un experimento de detección que considera cuatro factores relacionados con el brillo de las linternas de botellas de PET: tipo de líquido, volumen, concentración (convertida a logaritmo común) y la forma de la botella de PET (pliegues, cola). ).
Los experimentos confirmaron que el volumen, la concentración y la forma de la botella de plástico afectaban el brillo. Por lo tanto, en la Parte 2, con base en los resultados del experimento de detección, consideraremos la practicidad en tiempos de desastre. Aplicando un modelo de superficie de respuesta, investigaremos la capacidad y concentración óptimas al utilizar una bebida deportiva en una botella de PET plegada como linterna.
Referencia: blog anterior
Uso del Diseño de Experimentos (DOE) para descubrir las condiciones que hacen que una linterna de botella de plástico sea la más brillante ~ Parte 1. Experimento de detección ~
Experimento de optimización
Creemos un plan para ajustarse a un modelo de superficie de respuesta usando "Diseño personalizado". Establezca la respuesta y los factores como se muestra a continuación y en el "modelo" [RSM] (para Modelo de superficie de respuesta) para especificar un modelo de superficie de respuesta (un modelo que incluye efectos principales, interacciones cuadráticas y términos al cuadrado). El valor predeterminado para el número de experimentos es 12 y el diseño se creará haciendo clic en el botón [Crear diseño].
■Ingreso de datos experimentales, visualización de datos experimentales.
Realicé un experimento sobre el plano creado e ingresé el brillo (lux) leído en el medidor de iluminación.
Al mismo tiempo, creamos un gráfico que muestra la relación entre los puntos experimentales y el brillo en el área experimental usando Graph Builder. en este experimento
Los puntos experimentales son el vértice del área experimental, el punto del eje (el nivel entre el límite inferior y el límite superior de cada factor) y el punto central. tal plan plan complejo central Este es un plan típico para instalar una superficie de respuesta.
En el área experimental, la parte superior derecha (tanto la capacidad como la concentración son mayores) parece ser más brillante.
■Informe de análisis
Este es un informe de análisis al ajustar un modelo de superficie de respuesta.
- Mirando el "Informe de valores previstos y valores reales", R al cuadrado es 0,93, Se puede ver que no hay puntos experimentales que se desvíen significativamente de la línea roja (el área donde coinciden los valores medidos y los valores predichos). Para un modelo que utiliza dos factores, el modelo tiene un buen ajuste.
- Si observamos el informe "Estimación de parámetros", el término cuadrado de log10 (concentración) es significativo, es decir, hay un efecto de superficie.
■Perfil de predicción
En el perfil de predicción, las condiciones para el factor que proporciona el mayor valor de brillo previsto son [Maximizar la satisfacción] Intenté usar opciones.
Al poner una bebida deportiva en una botella de Hida Hida, el brillo es máximo cuando el volumen es de 500 ml y la concentración es del 100%, y el brillo en ese momento es de 25,9 (lux).
De esto, aprendimos que si quieres usar una bebida deportiva como linterna de botella de plástico, puedes simplemente usar la botella sin abrir sin ajustar el volumen o la concentración.
■Perfil de contorno
Visualicemos el modelo de superficie de respuesta ajustado usando líneas de contorno. El "perfil de contorno" a continuación es una línea de contorno cuando el eje horizontal es capacidad y el eje vertical es log10 (concentración). Además, las áreas donde el valor de brillo previsto es 20 o superior se muestran en blanco.
Si es suficiente que el brillo sea de 20 (lux) o más, sería una buena idea considerar establecer el factor dentro del área blanca.
Incluso si bebe aproximadamente la mitad de una bebida deportiva (la capacidad es de 250 ml), se prevé que el brillo será superior a 20 (lux), por lo que se cree que se obtendrá suficiente brillo.
Experimento de confirmación
Finalmente, realizamos el experimento nuevamente en las condiciones que nos gustaría establecer para los factores en el futuro, como las condiciones óptimas, y confirmamos que los valores medidos y los valores predichos obtenidos por el modelo estaban cerca entre sí.
En este ejemplo, el brillo alcanzó su máximo cuando el volumen era de 500 ml y la concentración era del 100 %, por lo que medimos el brillo nuevamente en estas condiciones, aparte de los experimentos anteriores, y encontramos que El valor medido es 25,5 (lux) se han convertido.
En las condiciones óptimas determinadas por el perfil de predicción. El valor previsto es 25,9 (lux) Por lo tanto, el valor medido y el valor previsto son cercanos, lo que confirma la reproducibilidad del brillo en condiciones óptimas.
He estado experimentando como aficionado...
Presenté el experimento de la linterna con botella de plástico en dos partes, pero el experimento fue sorprendentemente difícil. Tuve que ajustar la concentración y el volumen, así que lo hice en la cocina de mi casa. Estaba ajustando concentraciones e ingresando datos experimentales en la penumbra usando tazas medidoras, y antes de darme cuenta, era medianoche. . .
A pesar de esto, logramos obtener suficientes resultados experimentales para explicárselos a todos. Sin embargo, desde que realicé un experimento a nivel de investigación científica independiente, tengo dudas sobre si los resultados son realmente precisos y si son reproducibles o generalizables. Si está interesado, intente experimentar.
Las linternas con botellas de plástico son una forma de proporcionar la iluminación adecuada en caso de emergencia. Por favor tenga esto en cuenta.
por Naohiro Masukawa (JMP Japón)
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